FR4 (Огнестойкий 4) является распространенным субстратом, используемым для производства печатных плат (PCB). Это композитный материал на основе эпоксидной смолы, армированной стекловолокном, обладающий хорошей механической прочностью, термостойкостью, электроизоляцией и огнестойкостью.

Основные характеристики FR4
Состав материала:

Стеклоткань (обеспечивает механическую прочность)

Эпоксидная смола (обеспечивает изоляцию и термостойкость)

Огнестойкий наполнитель (позволяет достичь уровня огнестойкости UL94-V0)

Характеристики производительности:

Термостойкость (обычно выдерживает 130-150°C, некоторые высокотемпературные FR4 могут достигать 170-180°C)

Высокая механическая прочность (устойчивость к изгибу, ударопрочность)

Хорошая электроизоляция (подходит для электронных схем)

Низкое влагопоглощение (сохраняет стабильные характеристики во влажной среде)

Огнестойкость (уровень UL94-V0, негорючий)

Применение:

PCB (однослойная плата, многослойная плата)

Электроизоляционный материал

Механические конструкционные компоненты

Поскольку FR4 обладает изоляцией, механической прочностью и термостойкостью, он широко используется в производстве PCB и является одним из самых распространенных субстратов для печатных плат.

Что нужно знать, чтобы сделать Сверлильный станок для PCB ?Создание сверлильного станка для PCB требует знаний и навыков в нескольких областях, включая механическое проектирование, электрическое управление, программное обеспечение и технологию обработки PCB. Ниже приведены основные аспекты, которые необходимо освоить:

1. Проектирование механической структуры
(1) Проектирование станка
Проектирование портальной или консольной структуры

Выбор направляющих и винтов (высокоточный шариковый винт, линейные направляющие)

Система шпинделя (высокоскоростной шпиндель, обычно 50,000~300,000 об/мин)

Система автоматической смены инструмента (ATC) для повышения эффективности

(2) Прецизионное управление движением
Высокоточный серводвигатель или шаговый двигатель для обеспечения точности сверления

Алгоритм управления движением (линейная интерполяция, круговая интерполяция)

Технология компенсации ошибок (температурная компенсация, компенсация механических ошибок)

2. Электрические и управляющие системы
(1) CNC система
Карта управления движением (например, DSP, FPGA или PC-Based управление)
Анализ G кода (программа сверления PCB обычно в формате Excellon)
Визуальная система выравнивания (повышение точности выравнивания)
(2) Электрическая часть
Высокочастотный преобразователь частоты (управляет двигателем шпинделя)
Управление питанием (обеспечивает стабильное питание)
Цепь защиты безопасности (защита от перегрузки по току, перегрузки)
3. Технология обработки PCB
Материалы для печатных плат (FR4, CEM-3, материалы высокой частоты и т.д.)
Процесс сверления:
Микроотверстия (менее 0.1мм) и обычные отверстия (0.2~0.5мм)
Сверление многослойных плат (требования к точности позиционирования между различными слоями)
Лазерное сверление против механического сверления
Система вакуумной очистки (удаление пыли от сверления и предотвращение загрязнения)
4. Компьютерное зрение и автоматизация
Система визуального выравнивания CCD (идентификация точек позиционирования и повышение точности сверления)
Автоматическая загрузка и разгрузка (робот или вакуумная присоска)
ИИ-детектирование (анализ ошибок сверления)
5. Программное обеспечение и обработка данных
Поддержка CAM-программ (Genesis, CAM350, AutoCAM)
Анализ G-кода (обработка файлов Excellon или Gerber)
Программное обеспечение для управления движением (LabVIEW, C++, Python)
6. Другие ключевые технологии
Контроль окружающей среды (постоянная температура и влажность, уменьшение деформации материала)
Электростатическая защита (ESD) (избежание электростатического повреждения печатной платы)
Автоматизация производственной линии (система MES, отслеживаемость данных)
Заключение
Для создания станка для сверления печатных плат необходимо комплексное владение знаниями в области механического проектирования, ЧПУ-управления, электроавтоматики, визуальных систем, технологии печатных плат и других, чтобы создать оборудование высокой точности и эффективности.
Какую часть вашей работы вы сейчас выполняете? Вы занимаетесь проектированием всей машины или сосредоточены на определенном модуле?

На какие материалы делятся платы PCB?

PCB (Printed Circuit Board) можно разделить на следующие основные материалы в зависимости от типа подложки. Каждый материал подходит для различных электронных продуктов и сценариев применения:
1. Классификация по типу подложки
(1) Материал жесткой PCB
Используется в большинстве традиционных электронных устройств, с стабильной механической прочностью и электрическими характеристиками.
FR-4 (наиболее распространенный)

Состав: стеклоткань + эпоксидная смола + антипирен

Особенности: термостойкость (значение TG обычно 130°C~180°C), хорошая изоляция, огнестойкость (UL94-V0)

Применение: потребительская электроника, автомобильная электроника, промышленное оборудование и т.д.

CEM-1, CEM-3 (экономичная альтернатива FR-4)

Состав: стекловолокно + бумажная основа (CEM-1), или стекловолокно + нетканый материал (CEM-3)

Особенности: низкая стоимость, производительность между FR-4 и бумажной подложкой

Применение: бытовая техника, низкокачественная потребительская электроника

Высокочастотные материалы (PTFE, керамические наполнители)

Состав: политетрафторэтилен (PTFE), керамические наполнители

Особенности: низкая диэлектрическая проницаемость (Dk), низкие потери (Df), устойчивость к высокочастотным помехам сигнала

Применение: 5G связь, спутниковая связь, RF микроволновая цепь

PCB на металлической основе (алюминиевая, медная)

Состав: металлическая подложка (алюминий, медь) + изоляционный слой + медная фольга

Характеристики: Отличная теплопроводность, подходит для применений с высокими требованиями к рассеиванию тепла

Применение: LED освещение, силовые модули, автомобильная электроника

(2) Гибкие материалы печатных плат (FPC)

Используется для электронных продуктов, которые необходимо сгибать или складывать.

PI (полиимид, каптон)

Характеристики: Высокая гибкость, устойчивость к высоким температурам (устойчивость более 300°C), химическая стойкость

Применение: Смартфоны, носимые устройства, аэрокосмическая электроника

PET (полиэтилентерефталат)

Характеристики: Низкая стоимость, общая термостойкость (обычно менее 150°C)

Применение: Низкокачественные FPC, такие как мембранные переключатели клавиатуры

(3) Жестко-гибкие материалы печатных плат

Сочетание материалов FR-4 и FPC для достижения комбинации жесткости и гибкости, подходит для сложных структур.

Жесткая часть (FR-4) + гибкая часть (PI)

Характеристики: складные и сохраняют определенную механическую прочность

Применение: высококачественная потребительская электроника, медицинское оборудование, военная электроника

2. Классификация по уровню термостойкости (значение TG)
**TG (температура стеклования)** указывает температуру, при которой материал печатной платы переходит из твердого состояния в мягкое при высокой температуре.

Значение TG Категория материала Применимые сценарии
Обычный TG (<130°C) Низкокачественные CEM-1, CEM-3 Общая бытовая техника
Средний TG (130~170°C) Обычные материалы FR-4 Большинство электронных продуктов
Высокий TG (>170°C) Специальный FR-4, высокочастотные материалы Серверы, автомобили, оборудование 5G

3. Специальные материалы для печатных плат
Печатные платы на керамической основе (Al₂O₃, AlN)

Особенности: чрезвычайно высокая теплопроводность, устойчивость к высоким температурам

Применение: военная промышленность, силовые полупроводники, лазерное оборудование

HDI PCB (плата с высокой плотностью соединений)

Материал: высокий TG FR-4, PI

Применение: смартфоны, упаковка чипов

Заключение
Выбор материалов для печатных плат зависит от сценария применения:

Обычная потребительская электроника → FR-4

Высокочастотная связь (5G, RF) → PTFE, керамические наполнители

Высокомощное теплоотведение (LED, блоки питания) → алюминиевая основа, медная основа

Гибкие устройства (телефоны, носимые устройства) → PI (полиимид)

Высокая надежность (автомобили, серверы) → Высокий TG FR-4